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1、,第三节 数字集成电路,第三节 数字集成电路,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,在数字电路中，用电平的高和低来代表逻辑1和逻辑0 不同类型的逻辑电路，其高、低电平的电压值有不同的界定规则。,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,晶体三极管,晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,晶体三极管的结构及类型,三极管都有发射极e、基
2、极b和集电极c三个电极。有两种类型：PNP和NPN型三极管。,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,非门开关模型,在左图中，开关闭合时，开关所呈现的电阻为0，使得开关两端的电压也就是输出电压UO为0，输出低电平。 反之，若开关断开，因为电阻R上没有电流流过，R上的电压为0，所以输出电压等于电源电压，即输出高电平。,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,在刚才的门电路中，使用的是机械开关，但由于机械开关不仅体积大、寿命短、操作不方便，而且开关的速度低，所以在门电路中不能使用机械开关，必须用电子开关，如晶体管或MOS管（金属氧化物半导体场效应管）做成的开关。如下图：,1.
3、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,电路试验,3V电源,3V电源,开关,6V灯泡,NPN三极管,100欧姆电阻,47K电位器,发光二极管,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,通过试验我们可以发现，三极管存在截止和饱和两种状态，截止状态相当于开关断开，饱和状态相当于开关闭合，因而可以当作开关使用，其条件与现象是：,饱和：条件输入信号足够大（高电平）； 现象三极管流过的电流较大，而集电极与发射极之间的电压只 有0.2V左右（低电平）,截止：条件输入信号足够小（低电平）； 现象三极管没有电流流过，集电极与发射极之间的电压与电源 电压相近（高电平）,1. 晶体三极管的开关特性及其
4、在数字电路中的应用,MOS管的开关特性,G是栅极，相当于基极，用来控制电流的大小。,D是漏极，相当于集电极，通常通过电阻接电源。,S是源极，相当于发射极，通常接地。,1. 晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,晶体三极管和MOS管的区别,普通的晶体三极管是电流控制的器件，即基极必须注入电流方能使三极管导通。,MOS管属于电压控制器件，在栅极和源极之间加适当的电压就能使MOS管导通。,2.常用数字集成电路的类型,数字电路都已集成化,按规模分类,小规模集成电路,中规模集成电路,大规模、超大规模集成电路,2.常用数字集成电路的类型,按结构工艺分,厚膜集成电路,薄膜集成电路,混合集成电路,半导体
5、集成电路,TTL,CMOS,2.常用数字集成电路的类型,目前，世界上生产最多、使用最多的就是半导体数字集成电路，最常用的有TTL和CMOS两种。,TTL（晶体管-晶体管逻辑）是用普通晶体三极管构成的集成电路，与CMOS相比，其运行速度较快，允许负载流过的电流较大，但消耗功率较大。,CMOS（互补MOS电路）电路是用MOS管构成的集成电路，在工作时消耗的功率最低，但工作速度较TTL的低，允许负载流过的电流较TTL的小。,2.常用数字集成电路的类型,TTL集成电路实例,这是一个555时基电路，也是TTL的一种。它有8个脚，在这个电子器件里做了调整，5脚空着不用，把4脚和8脚合接正电源。7、6、2脚是信号输入脚，1脚接电源负极，3脚是信号输出脚。,4,3,1,7,6,2,基本工作原理：通过6、2脚的信号输入来控制3脚的信号输出。6脚输入高电平时，3脚输出低电平；2脚输入低电平时，3脚输入高电平。,2.常用数字集成电路的类型,时基电路的功能演示,课堂小结,1、晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用,2、常用数字集成电路的类型,课后练习,观察一下你们所住小区的楼道灯的工作方式，在按了开关之后灯会亮，但过一会自己会暗掉，不需要我们去关掉。利用我们今天所学习的晶体三极管的开关特性，可以思考一下，它是怎么工作的，试着画出它的工作电路图。,谢谢观赏！,
